一直以来,人类都被一个看似简单的问题难住了,这个问题便是“热水为何要比冷水结快?”,听到这里,您肯定会觉得有些好笑,可值得一提的是,它的的确确是一个真理,甚至连古希腊哲学家亚里士多德也为此而挠头。这究竟是怎么回事呢?如果您想知道,就让小编来为您揭秘:
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谈到物理学,可能很多读者都会觉得它距离生活非常遥远,甚至与自己毫不相干。不过在日常生活中,物理学几乎无处不在,甚至还有不少都显得违背常理。说到这里,我们可以举一个例子,假如你取两个同样大小的杯子,在内部分别盛满热水与冷水,接着再将其放入冰箱之内,过一会儿,你就能惊奇地发现,热水的结冰速率明显要比冷水快了很多。
可能这种结果大大超乎了你的想象,但是我们不得不承认,这绝对是一个事实。值得一提的是,最早发现这一现象的人,是古希腊著名哲学家亚里士多德。他曾在自己的著作《气象学》中描写了这样一件事:“在冰上捕鱼的渔民,为了能在冰上搭建临时的棚屋,总是喜欢在立杆周围浇灌热水,以此使水快速凝结成冰”,在书中他还提出了对这种现象的质疑。
对于这一奇怪现象,法国大数学家笛卡尔曾给出过自己的解释,他指出:“在火上加热过的水,会比没加热过的水更快结冰。其中的原因就在于,那些阻止水保持液态能力最低的水粒子,在水被加热的过程中全部蒸发了”。换句话说,笛卡尔认为,之所以热水会比冷水结冰迅速,就是因为水中某些粒子的消失。
但大多数人却不同意笛卡尔的看法,因为热水与冷水都是水,不可能无缘无故就出现某些奇怪的粒子。随着人类科技的不断进步,各种领域都在飞速发展,可人类依然不能对两杯水结冰的问题给出合理的解释。
1968年时,坦桑尼亚累斯萨拉姆大学的教授丹尼斯·奥斯本,对坦噶尼喀湖畔的一所学校进行了参观。由于其名气颇高,故此他还为全校师生进行了一次讲座,而在讲座中,一位名叫姆彭巴的学生提出的问题却令其感到语塞。姆彭巴所说的问题,正是关于热水与冷水的结冰速率对比,可是丹尼斯却难以对其做出合理解释。
直至后来,丹尼斯教授亲自做了一次实验,证实了姆彭巴所言非虚,继而便与姆彭巴就该现象共同发表了一篇论文,并谦虚地称该效应为“姆彭巴效应”。
虽然科学界已经对“姆彭巴效应”进行了认证,但是关于其中的原理,依然处于争论不休的状态,多国知名科学家也都相继给出了解释,可是都因为漏洞明显而最终被否定。
为了能够找到问题的答案,英国皇家化学会给出了1000英镑的悬赏,以求能有人站出来解释该现象。虽然皇家化学会承认奖金的额度有些低,但是他们还是希望能找到“以全新角度,跳跃式思维给出的答案”,这不仅能解开人们心中多年的疑惑,更能够为日后的研究提供重要帮助。
此时有读者会好奇,难道这个看似简单的问题,真的没有专家给出看似靠谱的答案吗?当然有,这个比较可信的答案便是由一位新加坡学者提出的“氢键理论”。熟悉化学的读者都知道,水是由水分子构成的,水分子内存在着两个氢原子以及一个氧原子,它们之间各自存在着一种引力被称为范德华力。
在水分子与水分子之间,二者内的氢原子也同样存在着引力,它们之间的力被称为氢键。当水被加热时,由于分子的运动开始活跃,分子间氢键的作用变小了很多。正是因为如此,当水从液态变成固态时,因此相比于冷水而言,热水内活跃的水分子,因为氢键短,故此更加容易直接排列成固态的水分子结构,这也是为何热水比冷水结冰快的原因。
虽然以上解释相对来说较为合理,但是不少科学家同样找到了氢键理论的漏洞,以至于该问题仍然是一个未解的谜团。不过小编相信,随着科学技术的不断进步,科学家们终将会通过不懈的努力,给我们一个满意的答案。
文澜海润工作室主编文秀才,本文撰写:特约历史撰稿人:常山赵子虫